OZONS (O3)
Rīga – 2000.g.
Ozons ir gāze bez krāsas un smakas; tas veidojas, fotoķīmiskajās reakcijās gaistošajiem organiskajiem savienojumiem reaģējot ar slāpekļa oksīdiem. Šo ozonu nevajag jaukt ar ozona slāni stratosfērā, kurš pasargā Zemi no Saules ultravioletās radiācijas iedarbības. Zemes vidē ozons veidojas galvenokārt no automašīnu izplūdes gāzēm. Iekštelpās tā koncentrācija parasti ir stipri zemāka. Ozons veidojas, darbojoties augstsprieguma elektriskajām iekārtām, transformatoriem, gaisa un ūdens attīrīšanas iekārtām, veicot elektrometināšanas darbus, strādājot ar gāzizlādes lampām, un citur. Ozons rodas arī pie augstsprieguma elektropārvades līnijām. Paaugstināta ozona koncentrācija novērota lidmašīnu pilotu kabīnēs. Ozona AER darba vides gaisā ir 0,1 mg/m3.
Ozona kušanas t˚ ir 93˚ , viršanas t˚ 112˚C un relatīvais ρ attiecībā pret gaisu 1,6.
Ozonu atklāja 1840.gadā, pētot ūdens elektrolīzes procesu. Laboratorijā ozonu var iegūt, apstrādājot sausu O2 plūsmu elektriskās izlādes laukā (≈ 10’000 V).
Ozons ir skābekļa forma ar trim, nevis diviem atomiem. Papildatoms veido indīgu gāzi, ko ieelpojot var nomirt. Dabā ozona molekulas nepārtraukti rodas un iet bojā. Saules UV starojums sadala O2 molekulas atomos, kuriem kombinējoties veidojas ozons.
Ozons nav stabils, to viegli iznīcina slāpeklis, ūdeņradis un hlors. Sadzīvē jēdziens – ozons – bieži asociējas ar tīru gaisu mežos un atpūtas vietās. Faktiski O3 jau zemās koncentrācijās ir toksiska un kairinoša gāze.
Ķīmiski O3 uzskatāms par ļoti spēcīgu oksidētāju, gaisā tas veicina SO2 oksidēšanu par SO3; NO par NO2 ; H2S par SO3; CO par CO2. Arī daudzas organiskās vielas, īpaši olefīni, reaģē ar ozonu, veidojot peroksīdus. Šo iemeslu dēļ ozonu aizvien biežāk izmanto par oksidētāju ūdens dezinfekcijas procesos, to iegūstot uz vietas elektrolītiski.
Tuvu zemes virsmai (troposfērā) ozons ir kaitīgs vides piesārņotājs, kas ietilpst fotoķīmiskā smogā un skāblietū. Taču augstāk stratosfērā, 15-20 km virs zemes virsmas, šī zilā, asi smirdīgā gāze ir tikpat nozīmīga dzīvībai kā skābeklis. Ozons veido trauslu vairogu – ārkārtīgi vārīgu un reizē efektīvu. Ja visu ozonu, kas atrodas atmosfērā 35 km augstumā koncentrētu un ar to kā jostu apjostu visu zemeslodi, šī josta būtu kurpju zoles biezumā. Ozona daudzums statosfērā mainās atkarībā no augstuma, bet nekad neveido lielāku koncentrāciju kā viena simttūkstošā daļa no apkārtējās atmosfēras. Tomēr šis smalkais filtrs efektīvi aiztur gandrīz visu kaitīgo UV starojumu. Jo īsāks starojuma viļņu garums, jo tas kaitīgāks dzīvībai un jo efektīvāk to absorbē ozona slānis. Relatīvi īsākie UV starojuma viļņi (UV-C) dzīvību iznīcina, un tos gandrīz visus aiztur ozona slānis. Garākie UV starojuma viļņi (UV-A) ir relatīvi nekaitīgi, un tos gandrīz visus ozona slānis izlaiž cauri. Vidū atrodas vidējā garuma UV viļņi (UV-B), kas ir mazāk letāli nekā īsie viļņi, taču joprojām bīstami, O3 slānis absorbē lielāko daļu šī starojuma.
Jebkuri ozona slāņa bojājumi pastiprina UV-B starojuma radiāciju. Tiesa, šo starojumu mazina troposfērais ozons un mākoņi. Pēdējos gadu desmitos pieaugušais gaisa piesārņojums mazinājis starojuma pieaugumu, taču, ja izdosies atveseļot atmosfēru, stāvoklis mainīsies uz slikto pusi. UV-B starojuma pieaugums jau novērots apgabalos, kur zemes tuvumā ozons veidojas dzīvojamās telpās UV starojuma avota darbības rezultātā (UV lampas, rentgenlampas), dažādos elektriskās izlādes procesos, piem., putekļu elektrokoagulācijas procesā, akumulatoru uzlādēšanas gaitā, dezinficējot ūdeni.
Ja pieaug UV-B starojuma daudzums, kas sasniedz Zemes virsmu, potenciāli var rasties liels kaitējums kā cilvēku veselībai, tā apkārtējai videi. Pētījumi liecina, ka melanomu (ādas vēzi) izraisa gan UV-A, gan UV-B starojums. Kā apgalvo Latvijas Hidrometereoloģijas pārvaldes Metereoloģijas un klimata nodaļas vadītāja – pēdējos 20 gados virs Latvijas ozona slānis samazinās ar ātrumu 6 % desmit gados. Samazināšanās vairāk notiek aukstos gada mēnešos – vidēji 7 % desmit gados, mazāk karstos gada mēnešos – vidēji 4 % desmit gados.
Saskaņā ar pēdējiem pētījumiem, ja ozons samazinās par 10 %, par 26 % piaug risks saslimt ar ādas vēzi. Atklāts, ka UV-B starojums relatīvi mazāk izraisa saslimšanu ar melanomu, taču dominē īpaši ļaundabīgās formas.
Aktīvā oksidatīvā darbība nosaka ozona toksisko iedarbību uz cilvēku. O3 smaka (asa, kodīga) sajūtama jau pie koncentrācijas 0,02 mg/m3. Pie ozona satura gaisā 1-2 mg/m3 sāk izpausties tā kairinošā iedarbība uz gļotādām. Šādu ozona koncentrāciju ilgstošas iedarbības rezultātā var rasties nervu darbības traucējumi, bronhīts, galvas sāpes. Ozona klātbūtne piezemes gaisā negatīvi ietekmē arī augus. UV-B starojums kaitē arī jūru un okeānu dzīvai radībai – skaidrā ūdenī pat līdz 20 m dziļumam. Īpaši kaitīgs tas ir sīkorganismiem – planktoniem, zivju ikriem, vēzīšiem, krabjiem, ūdensaugiem. Tāpēc ar laiku var samazināties arī zivju krājumi.
Pētījumi par UV-B starojuma ietekmi uz ūdens ekosistēmu liecina, ka nākotnē iespējamas nopietnas grūtības ar pārtiku, ko sniedz jūras un okeāni. Samazinoties fitoplanktona daudzumam ūdenī, tas zaudē CO2 likvidēšanas spēju un tādējādi pastiprina siltumnīcas efektu.
UV-B starojuma ietekmē sabrūk materiāli, ko izmanto celtniecībai, krāsvielām, iesaiņojumam un citur. Ārā lietotās plastmasas īpaši tiktu bojātas tropiskos reģionos, kur procesus paātrinātu augstāka t˚ un lielāka Saules starojuma intensitāte.
Statosfērā ozona slāņa noārdīšanās pastiprinātu troposfēras fotoķīmisko piesārņojumu, ozona daudzumam palielinoties Zemes virsmas tuvumā, kur tas nav vēlams. Fotoķīmiskais piesārņojums raksturīgs pilsētām, kur koncentrējas izplūdes gāzes un rūpnieciskais piesārņojums. Tas kaitētu nevien cilvēku veselībai, bet arī samazinātu ražu, bojātu ekosistēmu un svarīgus materiālus.
Ozons dažādā veidā rada anatomoskas pārmaiņas elpceļu gļotādā. Tiek kairināti interoreceptori. Reflektoriska atbildes reakcija uz kairinājumu ir balsenes, trahejas un bronhu muskulatūras saraušanās, kā arī reflektoriskas pārmaiņas sirds, elpošanas un vazomotoriskā centra darbībā. Ozons izraisa arī konjunktīvas kairinājumu un acu asarošanu.
Ozona iedarbība sākumā rada aseptisku toksisku iekaisumu. Šim abakteriālajam iekaisumam var būt labvēlīga norise – visas patoloģiskās pārmaiņas izzūd un cilvēks pilnīgi izveseļojas. Parasti tomēr pievienojas infekcija, un tās gaita ir nelabvēlīga sakarā ar morfoloģiskām pārmaiņām elpceļu gļotādā, vietējiem limfas un asins cirkulācija traucējumiem, kā arī ar organisma pretestības spēju pazemināšanos.
Toksiskās plaušu tūskas patoģenēze vēl līdz galam nav izpētīta. Galvenā nozīme patoģenēzē ir alveolārā epitēlija un kapilāru endotēlija bojājumiem sakarā ar paaugstinātu kapilāru membrānas caurlaidību. Histamīns, aktīvie globulīni un citas vielas, kas veidojas audos kairinošo vielu iedarbības dēļ, arī paaugstina alveolu kapilāru membrānas caurlaidību.
Kairinošo vielu izraisītās pārmaiņas plaušās rada elpošanas funkcijas traucējumus: veidojas arteriāla hipoksēmija un hiperkapnija. Asinis sabiezē, palielinās to viskozitāte, cieš mikrocirkulācijas procesi. Rezultātā audi netiek pietiekami apgādāti ar skābekli, rodas hipoksija un veidojas metaboliskā acidoze.
Tā kā kairinošās vielas rada plaušu gāzu apmaiņas traucējumus, uzskata, ka tām piemīt arī smacējoša iedarbība. Bez kairinošās un smacējošās iedarbības tām piemīt arī toksiskas īpašības, kas katrai no šīm vielām ir nedaudz atšķirīgas.
Klīniskā aina
Akūta saindēšanās var būt viegla, vidēja un smaga.
Vieglas saindēšanās gadījumā cieš augšējie elpceļi, traheja un lielie bronhi.
Vidēji smagas saindēšanās gadījumā attīstās toksiskais bronhīts, turklāt cieš lielie, vidējie un mazie bronhi. Pievienojas vipārējas saindēšanās pazīmes – nespēks un galvassāpes.
Smagas saindēšanās gadījumā attīstās difūzs bronhiolīts, toksiska plaušu tūska vai toksiska pneimonija.
Par smagām uzskatāmas arī akūtas saindēšanās asfiktiskās formas, kad novēro balsenes muskuļu un balss saišu reflektorisku spazmu, kas var beigties letāli.
Brīnumlīdzekļi
Vairāk nekā pusgadsimtu ķīmiskās vielas, kas noārda ozona slāni, tika uzskatītas par brīnumlīdzekļiem, kas ir ārkārtīgi efektīvi gan rūpniecībā, gan sadzīvē un nav kaitīgi ne cilvēkam, ne apkārtējai videi.
Inerti un ārkārtīgi stabili, neuzliesmojoši un neindīgi, viegli glabājami un lēti ražojami hlorfluoroglekļi jeb freoni (HFO) šķita lieliski modernās civilizācijas produkti. Halonus izmanto galvenokārt ugunsdzēšamos aparātos, un tie nav kaitīgi cilvēkiem tai neilgā laikā, kamēr viņi tiek evakuēti no degošām ēkām. Taču augšējos atmosfēras slāņos haloni ir vēl kaitīgāki HFO. Kaut arī halonu koncentrācija ir neliela, tā dubultojas katrus piecus gadus. Arī HFO daudzums ātri pieaug – HFO 11 un HFO 12 (visizplatītāko HFO) daudzums dubultojas katrus 17 gadus, bet HFO 113 daudzums – katrus 6 gadus.
Visbīstamākās no šīm ķīmiskajām vielām ir stabilas, ilgi pastāvošas. HFO 11 atmosfērā saglabājās vidēji 74 gadus, HFO 12 – 111 gadu, HFO 113 – 90 gadu, halons 1301 – 110 gadu.
Pēc datoru ieviešanas tie kļuva par efektīviem šķīdinātājiem, jo ar tiem varēja tīrīt smalkās konstrukcijas. Lielākā daļa tiek lietota ledusskapjos, saldētavās, gaisa kondicionieros, aerosolos. Šo vielu stabilā struktūra, kas tik noderīga ir uz zemes, ļauj tām noārdīt ozona slāni. Tie nonāk stratosfērā, kur UV-C starojuma ietekmē zaudē hloru, kas atrauj vienu skābekļa atomu no ozona, pārvēršot to par parastu skābekli.
Pašlaik ozona slāni noārdošās vielas nedaudz vēl izmantojot kaitēkļu iznīcināšanai kokvilnā, graudaugos un dažos citos materiālos un izstrādājumos.
Ozona normas
AER 0,1
T tvaiks vai gāze.
O vielas ar krasi izteiktu iedarbību, nepieciešama automātika to koncentrācijas kontrolei gaisā.
Piesārņojošās vielas maksimālā koncentrācija
0,160 vienreizējā
1,030 diennakts vidējā koncentrācija.
Ar 2000.g. 1.janvāri stājās spēkā jaunie Ministru kabineta Noteikumi “Par gaisa kvalitāti”, arī ozona koncentrāciju mēra Rīgas domei piederošā mēraparatūra.
2000.g. spēkā esošie stundas robežlielumi ir: -ozonam- 200 mg/m3 (veģetācijas aizsardzībai).
Diennakts robežlielumi bez pielaides robežām noteikti O3 ir 65 mg/m3. Ozonam vēl tiek noteikti atsevišķi robežlielumi cilvēka veselības aizsardzībai – 110 mg/m3 8 stundu periodā, no aprēķina pēc slīdošās vidējās vērtības katru stundu no iepriekšējā 8 stundu perioda.
Pašreiz mēraparatūra atrodas Sarkandaugavā (pie “Aldara”, pretī “Man Tess”), monitorings tiek veikts 6 vielām gaisā, arī ozonam. Vidējā gada norma O3 ir 60 (mg/m3).
2000.gada vasaras mēnešos ozona koncentrācija Rīgā bija pārsniegta
Mēnesis O3 mg/m3 mēneša vidējā koncentrācija O3 mg/m3 dienas maksimālā koncentrācija
Maijs 88 108
Jūnijs 92 124
Jūlijs 104 121
Augusts 98 111
Septembris 98 100
Pielietotā metode O3 noteikšanai
Tika izmantota fotometriskā analīzes metode. Ar šo metodi nosaka gaistošas vielas, skābes un metālus. Galvenās prasības metodei ir reakcijas specifiskums, jūtība un noturība. Metode pamatojas uz to, ka vielu molekulas vai joni absorbē gaismas starojumu redzamās gaismas diapazonā. Gaismas absorbcija pamatojas uz sakarību starp absorbcijas intensitāti un vielas koncentrāciju.
Metodei pamatā ir Lamberta Bugēra Bēra likums.
1.etaps: sagatavo reaktīvus. Nosakāmās vielas standartsistēmas sagatavošana, reaktīvu pievienošana standartšķīduma sērijām, optiskā blīvuma izmērīšana paraugiem, optiskā blīvuma un vielas koncentrācijas šķīduma funkcionālās sakarības grafika izvešana. Kalibrācijas grafika iegūšana ar datora palīdzību.
2.etaps: gaisa paraugu paņemšana. Sagatavo uztvērējšķīdumu vai filtrus un kvalitatīva un kvantitatīva gaisa paraugu nosūkšana. Gaisa paraugu ņemšanas vietas tiek noteiktas atbilstoši emisijas novērtējumam un sastādītai paraugu ņemšanas programmai.
3.etaps: ķīmiskās vielas koncentrācijas noteikšana paraugā. Optiskā blīvuma izmērīšana paraugos standartskalas apstākļos, ķīmiskas vielas koncentrācijas noteikšana analizējamā šķīdumā pēc kalibrācijas grafika, vielas koncentrācijas aprēķins gaisā, ievērojot nosūktā gaisa parauga lielumu, temperatūru, spiedienu.
Ozona noteikšana ar fotometrisko metodi
Metodes pamatā ir ozona reakcija ar ereganolu. Tās rezultātā veidojas formaldehīds. Formaldehīda noteikšanai pagatavoto šķīdumu pārnes pa 2 ml kolbā un pievieno 3,5 ml hromotropo skābi. 30 min vāra, pēc tam aukstā ūdenī atdzesē un fotometrē pie 580 nm.
Gaisu aspirē ar ātrumu 0,2 l/min caur uztvērēju ar poraino stikla plati, kas satur 10 ml destilēta ūdens. Pārbauda un precīzi ieregulē to ātrumu, ar kādu vielu sūc. Jāzin arī precīzs laiks, cik ilgi sūc. Ātrumu pareizina ar laiku, tā iegūst, cik litri ir nosūkti. Procesam jānotiek pilnīgi.
Gaisa paraugus ņem tāpēc, lai varētu aizsargāt sabiedrību un darbinieku no piesārņotāju kaitīgās iedarbes, raksturot iespējamo risku, raksturot ekspozīcijas vietu.
Reaktīvs 1 2 3 4 5 6 7
Standartšķ. 0,05 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0
Dest. H2O 1,95 1,9 1,8 1,7 1,6 1,5 2
Formaldehīda saturs mg 0,5 1 2 3 4 5 0
Vāra 30 min
D1 0,04 0,099 0,18 0,29 0,39 0,51
D2 0,05 0,075 0,16 0,3 0,42 0,56
Y = 0,1064 x – 0,016
R2 = 0,9937
Mērījumu nenoteiktības novērtējums
To izsaka ar rezultātu izkliedi un nosaka ar kļūdas robežām. Ticamība ir varbūtība, ka mērāmā lieluma patiesā vērtība atrodas norādītajā intervālā. Šo kļūdu raksturo ar standartartnovirzi.
Analizējot grafiku, es esmu strādājusi samērā precīzi.
Ozona noteikšana RSU kopētavā
Kopētava atrodas RSU 1.stāvā. Tajā ir 2 kopētāji.
1. Kopētājs.
2. Kopētājs.
3. Durvis.
4. Neitrālā zona.
Metode pamatojas uz ozona reakciju ar ereganolu, tā rezultātā veidojas formaldehīds, kuru nosaka jodometriski pēc reakcijas ar hromatropo skābi. Fotometrē pie 580 nm.
Reaktīvs 31 32 41 42 0
Standartšķ. (ml) 2 2 2 2 –
Dest. H2O – – – – 2
Hromatropā skābe 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5
Vāra 30 min
D 0,015 0,01 0,015 0,025
No plkst. – 8.45
min – 25
l/min – 0,2
V/l – 5
K – 0,999787
y = 0,1064x – 0,016
0,015 = 0,1064x – 0,016
– 0,1064x = 0,031
x = 0,29
lg =
lg = 0,29 mg/m3
0,01 = 0,1064x – 0,016
– 0,1064x = 0,026
x = 0,24
lg =
lg = 0,24 mg/m3
0,025 = 0,1064x – 0,016
– 0,1064x = 0,041
x = 0,4
lg =
lg = 0,4 mg/m3
Ozonam AER ir 0,1. Mūsu augstskolas kopētavā ir palielināta ozona koncentrācija un būtu jāveic steidzami pasākumi ekspozīcijas novēršanai, piemēram, jāierīko ventilācija. Salīdzināšanai manā rīcībā ir dati no Higiēnas un arodslimību laboratorijas. Pasūtītājs ir
a/s “Latvenergo” filiāle “Augstsprieguma tīkls”.
Noteiktā viela Koncentrācija, mg/m3 AER, mg/m3
min max vid.
Ozons 0,03 0,06 0,05±0,01 0,1
Tabulā ir parādīts, ka “Latvenergo” filiāles kopētavā O3 koncentrācija nav palielināta.
Ozona noteikšana katlumājā Trejādes ielā
Ozonu noteicām divās vietās, tieši pie metinātāja un pie katliem zem metināšanas. Abās vietās O3 koncentrācija pārsniedz AER.
Darbu sāka plkst. 9.55 un gaisu sūca 25 min.
l/min 0,2
V/l 5
t˚ 16°C
p 763 mm hg
K 1,0178
AER 0,1 (norma)
pie metinātāja: 1; 2 D1 = 0,027
D2 = 0,005
y = 0,1064x – 0,016
0,027 = 0,1064x – 0,016
x = 0,4
lg = = 0,4 mg/m3
y = 0,1064x – 0,016
0,005 = 0,1064x – 0,016
x = 0,2
lg = = 0,2 mg/m3
zem metinātāja pie katliem: 3; 4 D1 = 0,01
D2 = 0,035
y = 0,1064x – 0,016
0,01 = 0,1064x – 0,016
x = 0,24
lg = = 0,24 mg/m3
y = 0,1064x – 0,016
0,035 = 0,1064x – 0,016
x = 0,48
lg = = 0,47 mg/m3
Salīdzināšanai datu nav.
Katlu mājā arī vajadzētu ierīkot ventilāciju.
Higiēnas un arodslimību laboratorijas dati
Pasūtītājs ir slimnīca Bicur Holim, Maskavas ielā. Ozona koncentrācija ir noteikta rentgena kabinetā pie rentgena aparāta.
Minimālā koncentrācija mg/m3 < 0,002
Maksimālā koncentrācija mg/m3 0,016
Vidējā koncentrācija mg/m3 0,009±0,006
AER mg/m3 0,1
SIA “Dzirciema Poliklīnika” dati
Ozons noteikts rentgena kabinetā pie aparāta.
Minimālā koncentrācija mg/m3 0,072
Maksimālā koncentrācija mg/m3 0,091
Vidējā koncentrācija mg/m3 0,084±0,008
AER mg/m3 0,1
SIA “Dzirciema Poliklīnika” un slimnīcas Bicur Holim rentgena kabinetos ozona koncentrācija nepārsniedz darba vides normatīvu maksimāli pieļaujamo koncentrāciju – AER – aroda ekspozīcijas robežvērtības.
Secinājumi
1. Jāuzlabo emisiju uzskaite no mobilajiem avotiem – jāpilnveido degvielas patēriņa un automašīnu uzskaite.
2. Jāuzlabo mazo katlumāju decentralizētās apkures emisiju uzskaite, tas nozīmē–jāpilnveido kurināmā uzskaite, izmešu aprēķināšanai, balstoties uz datiem par enerģijas patēriņu.
3. Ir jau samazinājusies ozona noārdošo vielu lietošana, tomēr ne tik strauji kā to prasa Monreālas protokola noteikumi, bet svarīgi atzīmēt, ka miljoniem tonnu ozonu iznīcinošās vielas vēl nav sasniegušas gaisa slāni, kurā veidojas ozons. Tādēļ, ja arī tūdaļ pārtrauktu hlora savienojumu ražošanu, ozona slāņa stāvoklis turpmākajos 15gados vēl joprojām pasliktināsies.